#include <iostream>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

const int N = 5;

template <class T>
class RingQueue
{
private:
    void P(sem_t &s) // 申请信号量
    {
        sem_wait(&s);
    }

    void V(sem_t &s) // 释放信号量
    {
        sem_post(&s);
    }

    void Lock(pthread_mutex_t &m)
    {
        pthread_mutex_lock(&m);
    }

    void Unlock(pthread_mutex_t &m)
    {
        pthread_mutex_unlock(&m);
    }

public:
    RingQueue(int num = N) : _ring(num), _cap(num)
    {
        sem_init(&_data_sem, 0, 0);
        sem_init(&_space_sem, 0, num);
        pthread_mutex_init(&_c_mutex, nullptr);
        pthread_mutex_init(&_p_mutex, nullptr);
        _c_step = _p_step = 0;
    }

    void push(const T in) // 生产
    {
        P(_space_sem); // 申请空间信号量
        Lock(_p_mutex);
        _ring[_p_step++] = in; // 输入数据
        _p_step %= _cap;
        Unlock(_p_mutex);
        V(_data_sem); // 释放数据信号量
    }

    void pop(T *out) // 消费
    {
        P(_data_sem); // 申请数据信号量
        Lock(_c_mutex);
        *out = _ring[_c_step++]; // 数据输出
        _c_step %= _cap;
        Unlock(_c_mutex);
        V(_space_sem); // 释放空间信号量
    }

    ~RingQueue()
    {
        sem_destroy(&_data_sem);
        sem_destroy(&_space_sem);
        pthread_mutex_destroy(&_c_mutex);
        pthread_mutex_destroy(&_p_mutex);
    }

private:
    std::vector<T> _ring;
    int _cap;
    sem_t _data_sem;  // 数据数量
    sem_t _space_sem; // 空间数量
    int _c_step;      // 消费位置
    int _p_step;      // 生产位置

    pthread_mutex_t _c_mutex; // 消费者与消费者间的锁
    pthread_mutex_t _p_mutex; // 生产者与生产者间的锁
};